AlphaHound

[DL8BCN]

Das mit der Schüttelfunktion zur Umschaltung der Anzeigemenüs wäre nicht meins.
Aber die Idee an sich ist evtl. nicht schlecht.
Müsste man schauen, ob das praxistauglich ist.

[DK8QS]

Es geht los    Heute Nacht erhielt ich die Versandbestätigung.

[miles_teg]

Hier ebenso. Dann vermute ich, dass unser beider Geräte ziemlich zeitgleich eintreffen sollten.

[Tektronix556]

Wer vor hat, das Gerät zu kaufen:

Mit "DISCORD20" gibt es zur Zeit 20$ Rabatt.

[miles_teg]

Meinen AlphaHound+ habe ich heute endlich von der Post abholen können. Kam am Samstag und ging direkt in die Filiale.
Meine "Freunde" vom Zoll und DHL haben insgesamt noch mal 77€ verlangt.
Erster Eindruck: das Gerät ist sehr klein! Man sieht es auf dem Video, aber es wirkt in der eigenen Hand noch viel kleiner. Das Gehäuse (Metall) und der Einschalter fühlen sich sehr wertig an.  Der Bildschirm ist hell genug, die Prüfung im Sonnenlicht steht natürlich noch aus. Der folierte Szintilator wird von einer 3D-gedruckten (?) "Hülle" geschützt. Diese sitzt nicht allzu fest, erfüllt aber ihren Dienst. Ich werde sie vermutlich irgendwie mit einer Kordel verbinden, ansonsten halt ich das Risiko des Verlustes doch nicht unwahrscheinlich.
Was ich vorher wusste: ein Fan der Bewegungssteuerung werde ich nicht. Aber das war der Kompromiss, den einzugehen ich bereit war. Wo bekommt man sonst ein Gerät mit a/b Trennung für 350€?
Zur Bewegungssteuerung: sie tut was sie soll. Aber das ist auch alles. Besonders präzise ist es, im Vergleich zu Knöpfen, halt nicht. Was schwierig ist: wann wechselt man das Fenster und wann setzt man das Spektrum oder die Messwerte zurück? Geht alles, aber halt nicht wirklich mein Fall. Vielleicht kommt irgendwann noch mal ein größeres Gerät mit echten Knöpfen.
Start und Bedienung sind quasi Echtzeit. Beim Start gibt es einige Selbsttests, das dauert aber nur ca 5 sec.
Die Batterielaufzeit ist sicher ein gewisser Pferdefuß, 3-20 Stunden werden angegeben, ich habe das Gerät voll geladen und ein wenig damit gespielt und ein Video gemacht. Das hat mich 15% gekostet.
Da aber per USB-C aufgeladen wird, ist das im Feld für mich kein großes Problem. Ein passendes Kabel und die Powerbank sind bei "strahlenden" Touren sowieso immer dabei.
Zum Video: das ist wirklich nur ein erster Blick.
Ich besitze leider keine guten Beispiele für alpha-Strahler, z.B. Radiumzeiger. Dafür gibt es demnächst mal einen trip ins alpha-Labor auf Arbeit ;-)
Was ich habe, ist ein schönes Stück (Meta)Torbernit aus Spindelsmühle, mit Kristallen an der Oberfläche. Und ein paar Proben aus der Glasbachhalde in Schrammberg, vor kurzem gesammelt. Bei letzteren vermutete ich, das es sich um Radiumhaltige Abfälle handelt. Und in der Tat zeigen diese Stücke deutlich mehr alpha-Aktivtät als das Stück (Meta)Torbernit. Und der Schmutz an meinen Händen kommt nicht von den Proben, das war "sauberer" Dreck aus meinem Stativ. ;-)

[DL3HRT]

Ich bin auch dabei, die Möglichkeiten des Geräts zu erkunden. Das Bestechendste ist natürlich die Größe  .

Die Bedienung finde ich etwas hakelig. Wass mich am meisten stört ist, dass man beim "Durchschütteln" der Anzeigemodi am Ende immer wieder in das Setup-Menü kommt. Da habe ich schon mehrfach aus Versehen die Anzeige von cps auf cpm umgestellt.

Leider hat der AlphaHound keine akustische Ausgabe, man muss also immer auf das Display schauen.

Mir gefällt die Anzeige mit den zufälligen hellen Punkten in Abhängigkeit von der Aktivität. Das gibt recht schnell einen Überblick über die Aktivität des Strahlers und es funktioniert sogar mit der Pottaschetüte .

Insofern kann die Empfindlichkeit als sehr gut bezeichnet werden. Wenn der AlphaHound auf dem Schreibtisch liegt, so habe ich eine Zählrate von 0,1 cps ... 0,2 cps. Lege ich eine Tüte mit Pottasche darunter, so steigt die Zählrate auf ca. 3,5 cps ... 4 cps an. Das ist deutlich und man kann es auch in der visuellen Darstellung mit den Punkten sofort sehen, ohne dass man auf einen Zahlenwert warten muss.

Ein Stück Schlacke vom Boden vor der Uranmaschine in Gottow zeigt neben Betastrahlung auch einen gewissen Anteil Alphastrahlung. Tests mit anderen Alphastrahlern muss ich erst noch machen.

Auf der Homepage wird die Sensitivität für Betastrahlung mit <50 keV angegeben. Das habe ich noch nicht getestet.

Fazit:
Der erste Eindruck ist vorwiegend positiv. Das Gerät macht optisch und haptisch einen wertigen Eindruck. Ich habe es mir als Ergänzung zum RadiaCode zugelegt und hoffe, dass es diese Funktion gut erfüllt.

[DL3HRT]

Der Alphahound ist wirklich winzig. Man sieht das bereits im Größenvergleich mit der Handschlaufe.
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Das Detektorfenster ist durch ein Gitter mit dünnen Streben geschützt. Es hat eine Fläche von 3 cm x 4 cm, was eine Detektorfläche von 12 cm² ergibt (abzüglich der durch die Streben abgedeckten Fläche).
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Die Außenmaße des Gehäuses betragen 40 mm x 55 mm. Das ist nur geringfügig größer als eine Streichholzschachtel. Dafür ist es mit 20 mm relativ dick.
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Der AlphaHound bringt fast 90 g auf die Waage. Man ist aufgrund der kleinen Abmessungen tatsächlich überrascht, wie schwer er sich anfühlt.

Das Gehäuse besteht aus Metall. Ich vermute, dass es sich um Zink-Druckguss handelt. Die Gewinde für die vier kleinen Schrauben sind nicht direkt in das Gehäuse gebohrt, sondern es sind vier Gewindebuchsen aus Messing in die entsprechenden Bohrungen im Gehäuse eingepresst.

[DL3HRT]

Wie steht es auf der Herstellerseite?

Repairable
Designed to allow the user to fix the device using drop-in replacement parts.


So etwas lasse ich mir nicht zweimal sagen.

Nach dem Entfernen der vier kleinen Imbusschrauben lässt sich die obere Gehäuseschale abziehen. In der ist das Displayboard untergebracht, welches über einen Steckverbinder mit dem  Mainboard verbunden ist.
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Als Display kommt ein OLED-Display zum Einsatz. Auf dem Displayboard befindet sich ein Spannungswandler für die Hintergrundbeleuchtung.
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Im oberen Teil des Mainboards ist der Lithium-Akku in einer speziellen Kunststoffhalterung platziert. Die elektronischen Bauteile auf dem Mainboard sind sehr dicht gepackt. Da möchte ich nicht per Hand eine Reparatur machen wollen.
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In der Seitenansicht sieht man, dass der Lithium-Akku etwa die Hälfte des Platzes im Gehäuse einnimmt.
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Die nachfolgenden Detailansichten zeigen, wie dicht gepackt die Bauteile sind. Die Bestückungsseite wurde mit einer schwarzen Vergussmasse überzogen, so dass die Bauteilebeschriftungen leider nicht lesbar sind. Der Hersteller wird sagen, dass das zum Schutz vor Umwelteinflüssen dient. Ich denke es soll eher die Hürde für den Nachbau ein wenig höher legen.
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[miles_teg]

Wie steht es auf der Herstellerseite?

Repairable
Designed to allow the user to fix the device using drop-in replacement parts.


So etwas lasse ich mir nicht zweimal sagen.

Danke für deine Neugier und die daraus entstandene Dokumentation. ;-)

[DL3HRT]

Zu guter Letzt fragt man sich: "Wie machen die das? Wie sieht der Detektor aus?".

Wenn man das Mainboard aus der unteren Gehäuseschale zieht, kann man den Detektor freilegen. Eigentlich handelt es sich nicht nur um einen, sondern um zwei Detektoren, da zwei SiPMs verbaut sind. Die gesamte Fläche ist mit Ausnahme der SiPMs mit einer spiegelnden Folie belegt. Diese dient dazu, möglichst viel Licht des Szintillators einzusammeln.
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Als Szintillator kommt ein dünner, mit dotiertem Zinksulfid beschichteter Schirm zum Einsatz. Rückseitig ist eine umlaufende dichtung aufgebracht, um Fremdlicht abzuschirmen.
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Über dem Szintillator befindet sich letzlich eine sehr dünne, lichtdichte Mylarfolie. Das nachfolgende Foto zeigt die Außenseite.
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Auf der Innenseite ist ebenfalls eine Dichtung gegen Fremdlicht aufgebracht.
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Der gesamte Aufbau ähnelt einem gut belegten Sandwich: 
- Mainboard mit zwei SiPMs
- Szintillatorschirm
- Mylarfolie

Dem Gerät ist eine Ersatzfolie beigelegt. Der Hersteller bietet zusätzlich einen Reparatursatz mit drei Mylarfolien mit Dichtung und einer separaten Dichtung an.

[Flipflop]

Danke fürs zeigen, Interessant, keine Ahnung, es gibt ja schon länger in der Profi-Abteilung reine Alpha oder Alpha-Beta Detektoren. Scheinbar ist es dass erste Gerät mit der Technologie, dass den Sprung schafft, und erschwinglich wird, wie zb. Radiacode/Raysid. 

[DL3HRT]

Hier ein kurzes Video, wie der AlphaHound AB+ auf Müllers Pottasche reagiert.

[DL3HRT]

Ich habe mich ein wenig schlau gemacht, wie die Alpha-/Beta-Unterscheidung im AlhaHound funktioniert. Die Lösung liegt im verwendeten Szintillator.

Für den Standard-AlphaHound, der nur Alphastrahlung messen kann, wird EJ-440 verwendet. Dabei handelt es sich um eine Polyesterfolie, die mit silberdotierem Zinksulfid (ZnS:Ag). beschichtet ist.

Beim AlphaHound+ und AB+ kommt hingegen EJ-444 zum Einsatz. Das ist ein Art Sandwich mit einer 0,25 mm dünnen Schicht EJ-212 (einem Beta-Szintillator) und darauf aufgebrachtem silberdotierem Zinksulfid. Die Zinksulfidschicht ist so dick (ca. 20 µm), dass Alphateilchen vollständig gestoppt werden aber gleichzeitig so dünn, dass niederenergetische Betateilchen das EJ-212 Material erreichen. Laut den Datenblättern funktioniert das auch noch für niederenergetische C-14 Betastrahlung.

Der größte Unterschied der beiden Materialien ist deren Abklingzeit. Sie beträgt lediglich 2,4 ns für EJ-212 (Beta) und ganze 200 ns für ZnS:Ag (Alpha). Zusätzlich sind auch die Helligkeite der Lichtblitze und damit die Amplituden nach den SiPMs sehr unterschiedlich. Die Emissionswellenlängen unterscheiden sich ein wenig, aber nicht dramatisch.

Das ist die Basis für die Unterscheidung zwischen Alpha- und Betastrahlung und das Schlüsselwort lautet: "Pulse Shape Discrimination (PSD)". Da steckt ein wenig Mathemathik dahinter. Die Impulse werden vom AD-Wandler sehr schnell abgetastet und es werden mehrere Parameter berechnet, welche die Impulsform charakterisieren. Am Ende der Berechnung wird jeder Impuls auf einer vorzeichenlosen Skala eingeordnet. Diese Einordnung in Verbindung mit der Amplitude führt dann zu der Entscheidung ob Alpha oder Beta.

Das Ganze ist recht anspruchsvoll, denn es muss in Echtzeit erfolgen, auch bei Impulsraten von mehreren 10000 pro Sekunde.

Wer sich selbst zu dem Thema belesen möchte, dem empfehle ich folgende Google-Suchanfragen:
- EJ-444
- pulse shape discrimination
- alpha beta discrimination

Die Unterscheidung im AlphaHound funktioniert nicht 100%ig.
1. Betastrahlung wird immer als Betastrahlung erkannt.
2. Alphastrahlung wird überwiegend als Alphastrahlung erkannt. Wenn die Heliumkerne allerdings schon sehr viel Energie verloren haben so kann es vorkommen, dass sie fälschlicherweise als Betastrahlung erkannt werden.
3. Aus 1. und 2. ergibt sich, dass es keine falsche Einordnung als Alphastrahlung gibt. Was als Alphstrahlung erkannt wird, ist auch tatsächlich welche.

   

[DL3HRT]

Hier noch ein paar Beispielmessungen.

[DL3HRT]

Ich habe heute Messungen an einem Schlackestein gemacht, den ich direkt an der Uranmaschine in Kummersdorf-Gottow gefunden habe. Im "AB" Modus sieht man, dass neben Betastrahlung auch ein wenig Alphastrahlung emittiert wird.
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Im "AB-AVG" Modus wird das sogar quantifiziert: Alpha = 8,4 cps und Beta = 137,2 cps. Dabei sollte man sich nicht davon stören lassen, dass die cps-Anzeige ein wenig von der Summe Alpha+Beta differiert. Alpha und Beta werden über einen etwas längeren Zeitraum gemittelt, während die cps-Anzeige faktisch in Echtzeit erfolgt.
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Interessant finde ich den sogenannten "3D-SPEC" Modus. Dabei handelt es sich nicht um ein Spektrum im eigentlichen Sinne, vielmehr sieht man die Datenbasis für die Alpha- und Beta-Unterscheidung.

Die X-Achse entspricht der Klassifizierung der Kurvenform und die Y-Achse entspricht der Energie des registrierten Impulses. Als dritte Information zeigt die Helligkeit des entsprechenden Pixels an, wie oft ein Impulse an der jeweiliegen Position registriert wurde. Im Display sind zwei Rechtecke eingezeichnet, ein großes für Alpha und ein sehr kleines für Beta. Jeder registrierte Impuls der sich innerhalb eines der beiden Rechtecke befindet, kann zuverlässig als Alpha- oder Betastrahlung eingeordnet werden.
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